(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池に用いるシリコンインゴットの研磨部位を研磨する研磨装置に設けられ、前記シリコンインゴットの対向する非研磨部位を押さえて前記シリコンインゴットを支持するチャック装置であって、
前記研磨装置に設けられるワーク支持機構の回転軸に固定され、前記回転軸の回転駆動により回転し、前記研磨装置に設けられるワーク研磨機構に前記研磨部位を対向させる本体部と、
前記本体部の前記回転軸側とは反対側に一体回転可能に設けられ、前記非研磨部位と対向して当該非研磨部位の非平滑形状に倣って可動する可動部とを備え、
前記本体部および前記可動部をそれぞれ椀状に形成して第１椀状部および第２椀状部とし、前記各椀状部の開口側を対向させて組み付け、前記各椀状部のそれぞれに前記各椀状部間で回転力を伝達する回転力伝達部材を固定して設け、前記回転力伝達部材は前記各椀状部の揺動時に弾性変形することを特徴とするチャック装置。
【請求項２】
請求項１記載のチャック装置において、前記各椀状部間で、かつ前記各椀状部の中心部分に、前記各椀状部を揺動自在とする軸受部材を設けることを特徴とするチャック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池に用いるシリコンインゴットの研磨部位を研磨する研磨装置に設けられ、シリコンインゴットの対向する非研磨部位を押さえてシリコンインゴットを支持するチャック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光発電に用いられる太陽電池モジュールは、略正方形に形成された複数枚の太陽電池用シリコンウェハ（以下、単にウェハと言う）を備えている。太陽電池モジュールは、複数枚のウェハを互いに接近させて複数段／複数列で並べることにより形成されている。そして、太陽電池モジュールの発電効率をより高めるためには、ウェハの高品質化が必須の条件であり、例えばウェハの成形精度を向上させることでより多くのウェハをより接近させて並べることが可能となる。これにより、太陽電池モジュールの単位面積当たりの発電効率を向上させることができる。
【０００３】
ウェハの成形精度を向上させる技術としては、例えば、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１には、円柱状の単結晶シリコンインゴットを角柱状に切削したものや、鋳造成形により形成した多結晶シリコンインゴットを角柱状に切り出したものを加工対象とし、各シリコンインゴットの対向する側面および角部を研磨して、微小な凹凸を平滑化する技術が記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載されたシリコンブロックの研削研磨機は、ワークとしてのシリコンブロック（シリコンインゴット）の長手方向の前後（非研磨部位）を機械的にチャッキングする一対のチャッキング部（チャック装置）を備えている。そして、各チャッキング部によりシリコンブロックの長手方向の前後を支持して、シリコンブロックを宙に浮かせたような状態とし、シリコンブロックの長手方向の前後を除く部分、つまりシリコンブロックの対向する側面および角部（研磨部位）を、研削研磨機に備えられた研削／研磨装置によって研削／研磨するようにしている。ここで、シリコンブロックの研磨部位の切り替えは、ワーク保持装置（ワーク支持機構）の旋回用モータを回転駆動し、チャッキング部を４５°単位で回転させることで行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２３３７９４号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に記載された技術によれば、シリコンインゴットの対向する非研磨部位、つまりチャック装置により押さえ付けられる部位が、シリコンインゴットの製造上の都合により凹凸形状や傾斜形状（非平滑状態）となった場合には、チャック装置がシリコンインゴットを精度良く支持できないという問題を生じ得る。具体的には、シリコンインゴットの非研磨部位に複数の凹凸がある場合（凹凸形状の場合）には、チャック装置によるシリコンインゴットの支持状態が不安定となり、研磨加工中にシリコンインゴットの位置ズレ等が起こり得る。また、シリコンインゴットの非研磨部位が傾斜している場合（傾斜形状の場合）には、シリコンインゴットを水平に保持するのが困難となる。これにより、シリコンインゴットの研磨精度が低下して、ひいてはウェハの成形精度が低下することになる。
【０００７】
本発明の目的は、シリコンインゴットの非研磨部位が非平滑形状であっても、シリコンインゴットを精度良く支持でき、シリコンインゴットの研磨精度を向上させることができるチャック装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のチャック装置は、太陽電池に用いるシリコンインゴットの研磨部位を研磨する研磨装置に設けられ、前記シリコンインゴットの対向する非研磨部位を押さえて前記シリコンインゴットを支持するチャック装置であって、前記研磨装置に設けられるワーク支持機構の回転軸に固定され、前記回転軸の回転駆動により回転し、前記研磨装置に設けられるワーク研磨機構に前記研磨部位を対向させる本体部と、前記本体部の前記回転軸側とは反対側に一体回転可能に設けられ、前記非研磨部位と対向して当該非研磨部位の非平滑形状に倣って可動する可動部とを備え、前記本体部および前記可動部をそれぞれ椀状に形成して第１椀状部および第２椀状部とし、前記各椀状部の開口側を対向させて組み付け、前記各椀状部のそれぞれに前記各椀状部間で回転力を伝達する回転力伝達部材を固定して設け、前記回転力伝達部材は前記各椀状部の揺動時に弾性変形することを特徴とする。
【０００９】
本発明のチャック装置は、前記各椀状部間で、かつ前記各椀状部の中心部分に、前記各椀状部を揺動自在とする軸受部材を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のチャック装置によれば、研磨装置に設けられるワーク支持機構の回転軸に固定され、回転軸の回転駆動により回転し、研磨装置に設けられるワーク研磨機構に研磨部位を対向させる本体部と、本体部の回転軸側とは反対側に一体回転可能に設けられ、非研磨部位と対向して当該非研磨部位の非平滑形状に倣って可動する可動部とを備える。したがって、シリコンインゴットの非研磨部位が非平滑形状であっても、その非平滑状態に倣って可動部が可動し、シリコンインゴットの非研磨部位を位置ズレすること無く安定して押さえることができる。よって、シリコンインゴットを精度良く支持して、シリコンインゴットの研磨精度を向上させることができる。
【００１２】
本発明のチャック装置によれば、本体部および可動部をそれぞれ椀状に形成して第１椀状部および第２椀状部とし、各椀状部の開口側を対向させて組み付け、各椀状部間に、各椀状部を揺動自在とする軸受部材と、各椀状部間で回転力を伝達する回転力伝達部材とを設ける。これにより、シリコンインゴットの非研磨部位の傾斜形状に倣って第２椀状部が揺動し、第１椀状部の回転力が第２椀状部に伝達される。したがって、シリコンインゴットを精度良く支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は単結晶シリコンインゴットの加工手順を説明する説明図、（ｂ）は多結晶シリコンインゴットの加工手順を説明する説明図である。
【図２】本発明に係るチャック装置を備えた研磨装置を上方から見た概略図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う部分断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う部分断面図である。
【図５】固定側チャック（一実施の形態）の外観を示す斜視図である。
【図６】図５の固定側チャックを第２椀状部側から見た正面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図８】移動側チャックの外観を示す斜視図である。
【図９】図８の移動側チャックをピストン部材側から見た正面図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るチャック装置の説明に先立ち、加工対象となる太陽電池用シリコンインゴット（ワーク）の加工手順について、図面を用いて詳細に説明する。図１（ａ）は単結晶シリコンインゴットの加工手順を説明する説明図、（ｂ）は多結晶シリコンインゴットの加工手順を説明する説明図を表している。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、単結晶シリコンインゴットは、シリコン原料を坩堝の中で溶かし、回転させながら徐々に引き上げることで、１つの大きな結晶からなる略円柱形状に形成されている。一方、図１（ｂ）に示すように、多結晶シリコンインゴットは、例えばシリコン原料を鋳造成形することにより、多数の小さな結晶からなる略直方体形状に形成されている。
【００１７】
単結晶シリコンインゴットは、研磨装置等で加工できるように、予め所定の長さに切断されている。切断された単結晶シリコンインゴットの長手方向両端側（図中網掛部分）は、切断状況（加工精度）によっては傾斜形状になることがある。一方、多結晶シリコンインゴットは、直方体形状の鋳型を用いてブロック状に形成され、研磨装置等で加工できるように、図中破線に沿って角柱加工（切断）されている。切断された多結晶シリコンインゴットの長手方向一端側（図中網掛部分）は、鋳型の壁面に接触しない部分となるため、複数の凹凸を有する凹凸形状となっている。
【００１８】
単結晶シリコンインゴットおよび多結晶シリコンインゴットは、それぞれ角柱加工（切断）を経て断面が略正方形の角柱状に形成され、さらに対向する側面および角部を研磨加工することで形状が整えられる。その後、研磨加工を経た角柱状シリコンインゴットは、ワイヤソーを用いてスライス加工され、厚さ１ｍｍ程度の複数枚のウェハとなる。
【００１９】
本発明に係るチャック装置は、角柱状シリコンインゴットの対向する側面および角部を研磨して形状を整えるための研磨装置に設けられ、以下、研磨装置およびチャック装置の構造について図面を用いて説明する。
【００２０】
図２は本発明に係るチャック装置を備えた研磨装置を上方から見た概略図を、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う部分断面図を、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿う部分断面図をそれぞれ表している。
【００２１】
研磨装置１０は、工場等の敷地内における床面ＦＬに設置される基台１１を備え、基台１１は、上方から見ると床面ＦＬの水平方向に延在するよう略長方形形状に形成されている。基台１１には、複数の調節脚１２が設けられ、床面ＦＬに凹凸がある場合に各調節脚１２の長さをそれぞれ調節することで、基台１１を床面ＦＬにがたつくことなく設置できるようになっている。
【００２２】
基台１１には複数の支柱１３の一端側が固定され、各支柱１３の他端側は基台１１の上方に延びている。各支柱１３の他端側には、床面ＦＬの水平方向に延在する一対のワーク懸垂梁１４が設けられ、各ワーク懸垂梁１４は、基台１１の長手方向に沿って平行に延びている。
【００２３】
基台１１の長手方向一側（図２中左側）には、ワーク供給テーブル２０が設けられている。ワーク供給テーブル２０は、ワークとしての角柱状シリコンインゴットＷＫ（単結晶または多結晶）を、基台１１に供給するようになっている。ワーク供給テーブル２０は、図２および図３に示すように、基台１１の短手方向に移動可能なテーブル２１と、角柱状シリコンインゴットＷＫを掴むワーククランプ２２とを備えている。
【００２４】
テーブル２１は、基台１１の短手方向に延び、かつ基台１１に固定されたスライドレール２３に摺動自在に設けられている。これにより、図示しない駆動機構、例えばボールネジ機構等によりテーブル２１を移動させることで、テーブル２１にセットした角柱状シリコンインゴットＷＫを、ワーク支持機構４０に供給することができる。
【００２５】
ワーククランプ２２は、テーブル２１上に設けられ、図示しないアクチュエータを駆動することにより、角柱状シリコンインゴットＷＫをその短手方向から挟持するようになっている。ワーククランプ２２には、図３に示すように、角柱状シリコンインゴットＷＫを挟持する機能に加え、角柱状シリコンインゴットＷＫの中心軸Ｃおよび幅寸法Ｗを割り出す第１割り出し機構２２ａを備え、角柱状シリコンインゴットＷＫの中心軸Ｃおよび幅寸法Ｗを割り出すことにより、後に行われるワーク支持機構４０による角柱状シリコンインゴットＷＫの回転制御（研磨部位の切り替え制御）を精度良く行えるようにしている。
【００２６】
ここで、図３に示す符号２４は、基台１１の短手方向に沿うワーク供給テーブル２０とワーク支持機構４０との間に設けられ、角柱状シリコンインゴットＷＫの長さ寸法Ｌ（図２参照）を割り出す第２割り出し機構を示している。第２割り出し機構２４は、角柱状シリコンインゴットＷＫの長さ寸法Ｌを割り出して、ワーク支持機構４０の制御量、つまり角柱状シリコンインゴットＷＫの移動量等を決定するために用いられる。これにより、長さ寸法の異なる角柱状シリコンインゴットＷＫに対応して、効率良く研磨加工できるようになっている。
【００２７】
基台１１のワーク供給テーブル２０よりも長手方向他側（図２中右側）には、基台１１の短手方向外側に対向して突出するよう一対の研磨機構基台１１ａが一体に設けられ、各研磨機構基台１１ａ上にはワーク研磨機構３０が設置されている。
【００２８】
ワーク研磨機構３０は、角柱状シリコンインゴットＷＫの対向する側面および角部（研磨部位）を研磨加工するようになっている。ワーク研磨機構３０は、基台１１の長手方向一側に設置される一対の粗研磨ユニット３１と、基台１１の長手方向他側に設置される一対の仕上げ研磨ユニット３２とを備えており、各研磨ユニット３１，３２は、基台１１を短手方向から挟むようにして対向配置されている。
【００２９】
粗研磨ユニット３１は、基台１１側で回転する円盤状の粗砥石３１ａと、粗砥石３１ａを所定の回転数で回転駆動する駆動モータ３１ｂとを備えている。粗研磨ユニット３１は、図４に示すように、研磨機構基台１１ａに対して移動テーブル３３を介して設けられ、粗研磨ユニット３１は、移動テーブル３３の動作により角柱状シリコンインゴットＷＫに対して近接または離間するようになっている。これにより、回転する粗砥石３１ａの角柱状シリコンインゴットＷＫに対する位置を微調整できるようになっている。
【００３０】
仕上げ研磨ユニット３２は、基台１１側で回転する円盤状の仕上げ砥石３２ａと、仕上げ砥石３２ａを所定の回転数で回転駆動する駆動モータ３２ｂとを備えている。仕上げ研磨ユニット３２は、粗研磨ユニット３１と同様に、移動テーブル３３を介して研磨機構基台１１ａに設けられ、回転する仕上げ砥石３２ａの角柱状シリコンインゴットＷＫに対する位置を微調整できるようになっている。なお、図４においては、ワーク支持機構４０とワーク研磨機構３０との位置関係を明確にするために、図３と同様にワーク支持機構４０を示している。
【００３１】
対向する各粗砥石３１ａおよび各仕上げ砥石３２ａの間には、角柱状シリコンインゴットＷＫが通過するワーク通過間隙ＳＰが形成され、各研磨ユニット３１，３２は、ワーク通過間隙ＳＰを通過する角柱状シリコンインゴットＷＫに対して研磨加工を行うようになっている。
【００３２】
図３に示すように、各ワーク懸垂梁１４には、基台１１の長手方向に延在するレール４１がそれぞれ取り付けられており、各レール４１には、ワーク支持機構４０が移動自在に設けられている。ワーク支持機構４０は、角柱状シリコンインゴットＷＫを懸垂支持し、ワーク供給テーブル２０とワーク研磨機構３０との間で角柱状シリコンインゴットＷＫを移動させるようになっている。
【００３３】
ワーク支持機構４０は、各レール４１に懸垂状態で支持される本体部４２と、角柱状シリコンインゴットＷＫを支持するチャック部４３とを備えている。本体部４２には、基台１１の短手方向両側に突出する一対のフランジ部４２ａが一体に設けられ、各フランジ部４２ａには、各レール４１に摺動自在に設けられるガイド４４が固定されている。ガイド４４は、本体部４２を各レール４１に沿ってがたつくこと無くスムーズに移動させるものである。
【００３４】
本体部４２の基台１１側とは反対側（図中上側）には、ワーク支持機構４０を各レール４１に沿わせて移動させるための移動用モータ４５が設けられている。移動用モータ４５は、モータケース４５ａを備え、モータケース４５ａ内には、所定の回転数／回転方向で回転するモータ軸４５ｂと、モータ軸４５ｂにより回転駆動されるナット４５ｃとが回転自在に設けられている。モータ軸４５ｂとナット４５ｃとの間には、金属チェーン等よりなる動力伝達部材４５ｄが掛け渡されており、動力伝達部材４５ｄを介してモータ軸４５ｂの回転力がナット４５ｃに伝達される。
【００３５】
ここで、各ワーク懸垂梁１４のうちの一方のワーク懸垂梁１４には、基台１１の長手方向に沿って延在し、一方のレール４１に近接するネジ軸４５ｅが固定され、ナット４５ｃはこのネジ軸４５ｅにネジ結合されている。これにより、移動用モータ４５に駆動電流を供給することで、モータ軸４５ｂおよび動力伝達部材４５ｄを介してナット４５ｃが回転駆動され、ワーク支持機構４０は各レール４１に沿って基台１１の長手方向に移動する。
【００３６】
本体部４２の基台１１側には、角柱状シリコンインゴットＷＫを長手方向両側から支持するチャック部４３が設けられている。チャック部４３は、図２に示すように、固定側チャック機構５０と移動側チャック機構７０とを備えている。
【００３７】
固定側チャック機構５０は、本体部４２の基台１１側に一体に設けられた固定側チャック本体５１と、固定側チャック本体５１内に設けられた固定側チャック用モータ５２と、固定側チャック用モータ５２のモータ軸（回転軸）５２ａに固定され、角柱状シリコンインゴットＷＫの長手方向一側を支持する固定側チャック（チャック装置）６０とを有している。
【００３８】
移動側チャック機構７０は、本体部４２の基台１１側で本体部４２の長手方向に沿って移動自在に設けられた移動側チャック本体７１と、移動側チャック本体７１内に設けられ、固定側チャック用モータ５２と同期回転する移動側チャック用モータ７２と、移動側チャック用モータ７２のモータ軸（回転軸）７２ａに固定され、角柱状シリコンインゴットＷＫの長手方向他側を支持する移動側チャック８０と、移動側チャック本体７１を固定側チャック本体５１に向けて移動させるチャック本体移動用モータ７３とを有している。
【００３９】
次に、固定側チャック６０の構造について、図５〜図７を用いて詳細に説明する。図５は固定側チャック（一実施の形態）の外観を示す斜視図を、図６は図５の固定側チャックを第２椀状部側から見た正面図を、図７は図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図をそれぞれ表している。
【００４０】
固定側チャック６０は、本体部としての第１椀状部６１と、可動部としての第２椀状部６２とを備えている。第１椀状部６１および第２椀状部６２は、何れも椀状に形成されており、それぞれ円盤状の底部６１ａ，６２ａおよび円筒状の側壁部６１ｂ，６２ｂを有している。
【００４１】
第１椀状部６１の底部６１ａにおける中心部分には、嵌合突起６１ｃが一体に設けられ、当該嵌合突起６１ｃは、モータ軸５２ａの軸心部分に設けられた嵌合凹部５２ｂに嵌合している。このように嵌合突起６１ｃを嵌合凹部５２ｂに嵌合させることで、第１椀状部６１およびモータ軸５２ａは、互いに軸心が一致した状態となっている。
【００４２】
底部６１ａに設けた嵌合突起６１ｃの外周側には、底部６１ａの周方向に沿って等間隔（１２０°間隔）で並ぶよう３つの貫通孔６１ｄ（図示では１つのみ示す）が設けられている。貫通孔６１ｄには、第１椀状部６１をモータ軸５２ａに固定するための固定ネジＳ１が貫通している。また、モータ軸５２ａには、貫通孔６１ｄに対応して３つのネジ孔５２ｃ（図示では１つのみ示す）が設けられ、ネジ孔５２ｃには固定ネジＳ１がネジ結合されている。
【００４３】
底部６１ａに設けた貫通孔６１ｄの外周側には、一対の第１ネジ孔６１ｅと一対のプラグ孔６１ｆ（図示ではそれぞれ１つのみ示す）とが設けられている。第１ネジ孔６１ｅには、回転力伝達部材６３の一側（図中下側）を第１椀状部６１に固定するための固定ネジＳ２がネジ結合され、プラグ孔６１ｆには、固定側チャック６０の内部に埃等が進入するのを防止するプラグＰ１がネジ結合されている。プラグ孔６１ｆは、回転力伝達部材６３の他側（図中上側）を第２椀状部６２に固定するための固定ネジＳ３を、底部６２ａに設けた第２ネジ孔６２ｅにネジ結合する際にネジ回し等の治具（図示せず）を挿通させるための治具挿通孔となっている。
【００４４】
底部６１ａの嵌合突起６１ｃ側とは反対側（図中右側）には、嵌合突起６１ｃ側に向けて窪んだ軸受装着凹部６１ｇが形成されており、軸受装着凹部６１ｇには、球軸受（軸受部材）６４を形成する第１球受け６４ａが装着されている。
【００４５】
側壁部６１ｂの内周部には、当該側壁部６１ｂの周方向に沿って延在する環状溝６１ｈが形成されており、当該環状溝６１ｈには、ゴム等の弾性材料よりなるＯリング６１ｉが装着されている。Ｏリング６１ｉの内周部は、第２椀状部６２における側壁部６２ｂの外周部に摺接しており、これによりＯリング６１ｉは、第１椀状部６１の側壁部６１ｂと第２椀状部６２の側壁部６２ｂとの間を密封して、固定側チャック６０の内部に埃等が進入するのを防止している。
【００４６】
第２椀状部６２は、第１椀状部６１のモータ軸５２ａ側とは反対側に、回転力伝達部材６３を介して一体回転可能に設けられている。第２椀状部６２は、角柱状シリコンインゴットＷＫの第１端部（非研磨部位）ＷＫ１と対向しており、第１端部ＷＫ１の傾斜形状（非平滑形状）に倣って、第１椀状部６１に対して可動するようになっている。
【００４７】
第２椀状部６２の底部６２ａにおける中心部分には、角柱状シリコンインゴットＷＫ側に向けて窪んだ軸受装着凹部６２ｃが形成されており、軸受装着凹部６２ｃには、球軸受６４を形成する第２球受け６４ｂが装着されている。
【００４８】
底部６２ａに設けた軸受装着凹部６２ｃの外周側には、底部６２ａの周方向に沿って等間隔（１２０°間隔）で並ぶよう３つのプラグ孔６２ｄ（図示では１つのみ示す）が設けられている。プラグ孔６２ｄは、第１椀状部６１をモータ軸５２ａに固定するための固定ネジＳ１に対応して設けられ、プラグ孔６２ｄには、固定側チャック６０の内部に埃等が進入するのを防止するプラグＰ２がネジ結合されている。ここで、プラグ孔６２ｄは、固定ネジＳ１をネジ孔５２ｃにネジ結合する際に、ネジ回し等の治具（図示せず）を挿通させるための治具挿通孔となっている。
【００４９】
底部６２ａに設けたプラグ孔６２ｄの外周側には、一対の第２ネジ孔６２ｅと一対の凹部６２ｆ（図示ではそれぞれ１つのみ示す）とが設けられている。第２ネジ孔６２ｅには、回転力伝達部材６３の他側を第２椀状部６２に固定するための固定ネジＳ３がネジ結合され、凹部６２ｆには、第２椀状部６２が第１椀状部６１に対して揺動した際（図中矢印ＳＷ参照）に、固定ネジＳ２の頭部が入り込むようになっている。
【００５０】
ここで、第１椀状部６１に設けたプラグＰ１と固定ネジＳ３の頭部との間には所定の間隙が設けられ、これにより第２椀状部６２が第１椀状部６１に対して矢印ＳＷ方向とは逆方向に揺動するのを許容している。そして、固定ネジＳ２の頭部は凹部６２ｆに、固定ネジＳ３の頭部はプラグ孔６１ｆに、それぞれ互いに接触すること無く出入り自在となっており、これにより、回転力伝達部材６３を介して第１椀状部６１の回転力が第２椀状部６２に伝達された場合であっても、各椀状部６１，６２は互いにスムーズに揺動することができる。
【００５１】
底部６２ａの軸受装着凹部６２ｃ側とは反対側（図中右側）には、底部６２ａの周方向に沿って等間隔（１２０°間隔）で３つの支持ボルト６２ｇが設けられ、各支持ボルト６２ｇは、その頭部によって角柱状シリコンインゴットＷＫの傾斜形状となった第１端部ＷＫ１を押さえるようになっている。ただし、各支持ボルト６２ｇの頭部には、硬質ゴム等よりなるキャップ部材を装着しても良く、この場合には、固定側チャック６０と角柱状シリコンインゴットＷＫとの滑り（位置ズレ）を確実に防止することができる。
【００５２】
側壁部６２ｂの外周側は、球軸受６４を形成する鋼球６４ｃの中心Ｏを中心とする円弧形状に形成され、これにより第２椀状部６２が第１椀状部６１に対して揺動運動した際に、Ｏリング６１ｉの内周部が側壁部６２ｂの外周部に常時摺接するようになっている。つまり、第２椀状部６２の第１椀状部６１に対する揺動運動時に、固定側チャック６０の内部に埃等が進入することは無い。
【００５３】
第１椀状部６１と第２椀状部６２とは、その開口側を対向させて組み付けられており、内部には回転力伝達部材６３と球軸受６４とが収容されている。
【００５４】
回転力伝達部材６３は、板厚方向に弾性変形可能な、例えば薄板鋼板等により形成され、各椀状部６１，６２間で回転力を伝達するとともに、各椀状部６１，６２を互いに外れること無く揺動自在に支持するようになっている。回転力伝達部材６３の一側は固定ネジＳ２により第１椀状部６１の底部６１ａに固定され、回転力伝達部材６３の他側は固定ネジＳ３により第２椀状部６２の底部６２ａに固定されている。回転力伝達部材６３は、第２椀状部６２の第１椀状部６１に対する揺動時にその板厚方向に弾性変形するようになっている。つまり、第２椀状部６２に外力負荷が無い場合には、回転力伝達部材６３の弾性力により、第２椀状部６２の第１椀状部６１に対する揺動状態が基準状態に復帰する（回転力伝達部材６３の弾性変形が自然状態に戻る）ようになっている。
【００５５】
回転力伝達部材６３の中心部分には貫通穴６３ａが形成されており、この貫通穴６３ａには球軸受６４の鋼球６４ｃが配置されている。貫通穴６３ａの直径寸法は、鋼球６４ｃの直径寸法よりも大きく設定されており、これにより、回転力伝達部材６３は鋼球６４ｃに非接触の状態で弾性変形可能なっている。
【００５６】
球軸受６４は、軸受装着凹部６１ｇに装着された第１球受け６４ａと、軸受装着凹部６２ｃに装着された第２球受け６４ｂと、各球受け６４ａ，６４ｂ間に設けられ、各球受け６４ａ，６４ｂに対して摺動自在な鋼球６４ｃにより形成されている。球軸受６４は、固定側チャック６０の中心部分に設けられ、これにより、第２椀状部６２は第１椀状部６１に対して、鋼球６４ｃの中心Ｏを中心として所定角度範囲（図中下側および図中上側にそれぞれ４°〜５°）で揺動自在（首振り自在）となっている。ここで、第１椀状部６１に対する第２椀状部６２の揺動角度は、角柱状シリコンインゴットＷＫの加工誤差を吸収し得る程度に設定され、これにより固定側チャック６０が大型化するのを抑えている。
【００５７】
次に、移動側チャック８０の構造について、図８〜図１０を用いて詳細に説明する。図８は移動側チャックの外観を示す斜視図を、図９は図８の移動側チャックをピストン部材側から見た正面図を、図１０は図９のＤ−Ｄ線に沿う断面図をそれぞれ表している。
【００５８】
移動側チャック８０は、断面が略Ｕ字形状に形成された有底筒状の本体部８１と、可動部としての６つのピストン部材８２とを備えている。
【００５９】
本体部８１は、円盤状の底部８１ａと円筒状の側壁部８１ｂとを備え、底部８１ａの中心部分には、嵌合突起８１ｃが一体に設けられている。嵌合突起８１ｃは、モータ軸７２ａの軸心部分に設けられた嵌合凹部７２ｂに嵌合しており、これにより、本体部８１およびモータ軸７２ａは、互いに軸心が一致した状態となっている。
【００６０】
底部８１ａに設けた嵌合突起８１ｃの外周側には、底部８１ａの周方向に沿って等間隔（１２０°間隔）で並ぶよう３つの貫通孔８１ｄ（図示では１つのみ示す）が設けられている。貫通孔８１ｄには、本体部８１をモータ軸７２ａに固定するための固定ネジＳ４が貫通している。また、モータ軸７２ａには、貫通孔８１ｄに対応して３つのネジ孔７２ｃ（図示では１つのみ示す）が設けられ、ネジ孔７２ｃには、固定ネジＳ４がネジ結合されている。
【００６１】
側壁部８１ｂは、移動側チャック８０の径方向に沿う厚み寸法が肉厚に設定され、側壁部８１ｂには、モータ軸７２ａの軸方向に沿って延在する６つのシリンダ室８１ｅ（図示では２つのみ示す）が設けられている。各シリンダ室８１ｅは、側壁部８１ｂの周方向に沿って等間隔（６０°間隔）で設けられ、側壁部８１ｂの軸方向に沿う底部８１ａ側とは反対側（図１０中左側）が開口している。
【００６２】
シリンダ室８１ｅは、段付き形状に形成され、小径の底部側室８１ｆと大径の開口側室８１ｇとを備え、底部側室８１ｆには断面が板状のコイルバネよりなるバネ部材（弾性部材）８３が収容され、開口側室８１ｇには円筒形状の軸受部材８３ａが収容されている。バネ部材８３は、シリンダ室８１ｅとピストン部材８２との間に設けられ、ピストン部材８２をシリンダ室８１ｅから突出する方向に押圧するようになっている。また、軸受部材８３ａは、シリンダ室８１ｅとピストン部材８２との間に設けられ、ピストン部材８２のシリンダ室８１ｅに対する摺動をスムーズにしている。
【００６３】
ここで、バネ部材８３を断面が板状のコイルバネにより形成することで、バネ部材８３の最大伸張時と最小縮小時との寸法差を大きくし、ピストン部材８２の充分なストローク量（約１０ｍｍ）を確保している。ただし、バネ部材８３は断面が板状のコイルバネに限らず、断面が円形のコイルバネ等であっても良い。
【００６４】
ピストン部材８２は、本体部８１のモータ軸７２ａ側とは反対側に一体回転可能に設けられている。各ピストン部材８２は、角柱状シリコンインゴットＷＫの第２端部（非研磨部位）ＷＫ２と対向しており、第２端部ＷＫ２の凹凸形状（非平滑形状）に倣って、本体部８１に対して可動するようになっている。
【００６５】
ピストン部材８２は、シリンダ室８１ｅの内部に出入り自在となるよう棒状に形成され、ピストン部材８２の軸方向中央部分には他の部分よりも大径となったストッパ部８２ａが一体に形成されている。ストッパ部８２ａは、バネ部材８３の端部を支持するとともに、ピストン部材８２がシリンダ室８１ｅから突出した際に、ピストンガイド８４と当接してピストン部材８２がシリンダ室８１ｅから抜け落ちるのを防止するものである。
【００６６】
ピストン部材８２の軸方向一側（図１０中左側）には支持ボルト８２ｂが設けられ、支持ボルト８２ｂは、その頭部によって角柱状シリコンインゴットＷＫの凹凸形状（非平滑形状）となった第２端部（非研磨部位）ＷＫ２を押さえるようになっている。ただし、支持ボルト８２ｂの頭部には、硬質ゴム等よりなるキャップ部材を装着しても良く、この場合には、移動側チャック８０と角柱状シリコンインゴットＷＫとの滑り（位置ズレ）を確実に防止することができる。
【００６７】
シリンダ室８１ｅの開口側は、ピストンガイド８４によって閉塞され、当該ピストンガイド８４は、固定ネジＳ５（図８，９参照）によって側壁部８１ｂに固定されている。ピストンガイド８４にはピストン挿通孔８４ａが形成されており、ピストン挿通孔８４ａには、ピストン部材８２の軸方向一側が挿通されている。
【００６８】
ピストンガイド８４と側壁部８１ｂ（シリンダ室８１ｅ）との間には、ゴム等の弾性材料よりなるＯリング８４ｂが設けられている。また、ピストンガイド８４とピストン部材８２との間には、ゴム等の弾性材料よりなるリップシール８４ｃが設けられている。このように、ピストンガイド８４と側壁部８１ｂとの間およびピストンガイド８４とピストン部材８２との間に、それぞれＯリング８４ｂおよびリップシール８４ｃを設けることにより、シリンダ室８１ｅ内への埃等の進入を防止している。
【００６９】
ここで、６つのピストン部材８２，バネ部材８３およびシリンダ室８１ｅはそれぞれ同様に形成され、各ピストン部材８２は、角柱状シリコンインゴットＷＫの第２端部ＷＫ２の凹凸形状に倣ってそれぞれシリンダ室８１ｅ内に進入するようになっている。つまり、各ピストン部材８２は第２端部ＷＫ２の凹凸形状（加工誤差）を吸収するようになっている。また、ピストン部材８２にはバネ部材８３の弾性力が作用しているので、角柱状シリコンインゴットＷＫを強固に支持できるようになっている。
【００７０】
次に、以上のように形成した研磨装置１０，固定側チャック６０および移動側チャック８０の動作について、図面を用いて詳細に説明する。
【００７１】
［ワークセット工程］
まず、図２に示すようにワーク供給テーブル２０が初期状態にある状態のもとで、作業者またはワーク供給装置（図示せず）により、角柱状シリコンインゴットＷＫをテーブル２１上にセットする。次いで、研磨装置１０のコントロールパネル（図示せず）を操作して研磨装置１０を作動させる。すると、ワーク供給テーブル２０のワーククランプ２２が角柱状シリコンインゴットＷＫを挟持するとともに、第１割り出し機構２２ａ（図３参照）により角柱状シリコンインゴットＷＫの中心軸Ｃおよび幅寸法Ｗが割り出される。
【００７２】
その後、矢印Ｍ１方向にテーブル２１が移動し、第２割り出し機構２４（図３参照）により角柱状シリコンインゴットＷＫの長さ寸法Ｌが割り出される。その後さらに、矢印Ｍ１方向にテーブル２１が移動して、角柱状シリコンインゴットＷＫが基台１１上に搬送され、ワーク支持機構４０に角柱状シリコンインゴットＷＫが供給される。
【００７３】
角柱状シリコンインゴットＷＫがワーク支持機構４０に供給されると、ワーク支持機構４０のチャック本体移動用モータ７３が回転駆動される。すると、移動側チャック本体７１（移動側チャック８０）が、角柱状シリコンインゴットＷＫに向けて移動（図２中矢印Ｍ２参照）し、固定側チャック６０および移動側チャック８０により角柱状シリコンインゴットＷＫが長手方向両側から挟持される。
【００７４】
このとき、固定側チャック６０は、角柱状シリコンインゴットＷＫの第１端部ＷＫ１の傾斜形状に倣って、図７中矢印ＳＷに示すように作動する。つまり、第２椀状部６２の支持ボルト６２ｇが第１端部ＷＫ１に押し付けられることで、第２椀状部６２は鋼球６４ｃの中心Ｏを中心として、第１椀状部６１に対して回転力伝達部材６３のバネ力に抗して揺動する。これにより、支持ボルト６２ｇの全てが第１端部ＷＫ１に接触して、角柱状シリコンインゴットＷＫを安定的に支持する。
【００７５】
一方、移動側チャック８０においては、角柱状シリコンインゴットＷＫの第２端部ＷＫ２の凹凸形状に倣って、各ピストン部材８２が図１０中矢印Ｍ３に示すように作動する。つまり、各ピストン部材８２の支持ボルト８２ｂが第２端部ＷＫ２に押し付けられることで、各ピストン部材８２はバネ部材８３のバネ力に抗してシリンダ室８１ｅにそれぞれ入り込む。これにより、支持ボルト８２ｂの全てが第２端部ＷＫ２に接触して、角柱状シリコンインゴットＷＫを安定的に支持する。
【００７６】
ここで、各チャック６０，８０による挟持力（押圧力）は、回転力伝達部材６３およびバネ部材８３のバネ力と、チャック本体移動用モータ７３の回転力により設定される。これにより、角柱状シリコンインゴットＷＫは、各チャック６０，８０に対して位置ズレすること無く支持され、かつ基台１１に対して平行に支持されて、ワーク支持機構４０へのセットが完了する。
【００７７】
その後、各チャック機構５０，７０の各チャック用モータ５２，７２が矢印Ｒ１方向に同期回転し、各モータ軸５２ａ，７２ａおよび第１椀状部６１，本体部８１を介して、第２椀状部６２および各ピストン部材８２が回転される。これによりワーク研磨機構３０の各砥石３１ａ，３２ａに対して、角柱状シリコンインゴットＷＫの対向する側面または角部を対向可能とする。次いで、ワーク支持機構４０の移動用モータ４５が回転駆動されて、ワーク支持機構４０（角柱状シリコンインゴットＷＫ）が、矢印Ｍ４に示すようにワーク研磨機構３０に向けて移動する。
【００７８】
［研磨加工工程］
角柱状シリコンインゴットＷＫがセットされたワーク支持機構４０は、各レール４１上を滑るように移動する。その後、角柱状シリコンインゴットＷＫがワーク通過間隙ＳＰ内に入り、角柱状シリコンインゴットＷＫの移動方向先端側が各粗研磨ユニット３１に対向したところでワーク支持機構４０は一旦停止する。ここで、ワーク支持機構４０の移動制御（位置制御）は、移動用モータ４５に設けられた磁気式回転センサ等（図示せず）の検出信号に基づいて行われる。
【００７９】
次いで、各粗研磨ユニット３１の各駆動モータ３１ｂが、所定の回転数で回転駆動され、これに伴い各粗砥石３１ａが矢印Ｒ２方向に回転駆動される。その後、矢印Ｍ５方向に移動テーブル３３（図４参照）が移動して、各粗研磨ユニット３１の角柱状シリコンインゴットＷＫに対する位置が微調整されて、角柱状シリコンインゴットＷＫの各側面に各粗砥石３１ａが接触する。これにより、角柱状シリコンインゴットＷＫの各側面が研磨加工される。ここで、各粗研磨ユニット３１による研磨加工とともにワーク支持機構４０がゆっくりと移動し、これにより角柱状シリコンインゴットＷＫの長手方向に沿う各側面の全域が研磨加工されていく。また、ワーク支持機構４０は、複数回往復移動（例えば２回往復移動）して研磨加工するようになっている。
【００８０】
その後、角柱状シリコンインゴットＷＫの長手方向に沿う各側面の全域の研磨加工を終えると、再び移動テーブル３３が移動し、各粗研磨ユニット３１の角柱状シリコンインゴットＷＫに対する位置が微調整されて、角柱状シリコンインゴットＷＫの各側面から各粗砥石３１ａが離間する。次いで、各チャック用モータ５２，７２が矢印Ｒ１方向に同期回転（４５°回転）し、これにより各砥石３１ａ，３２ａに対して、角柱状シリコンインゴットＷＫの対向する角部を対向可能とする。その後、再び移動テーブル３３が移動して、角柱状シリコンインゴットＷＫの各角部が各側部の研磨加工と同様に研磨加工され、角柱状シリコンインゴットＷＫの粗研磨（研磨加工）が完了する。
【００８１】
角柱状シリコンインゴットＷＫの対向する側面および角部の粗研磨が終わった後は、各仕上げ研磨ユニット３２の各駆動モータ３２ｂが所定の回転数で回転駆動され、各仕上げ砥石３２ａが矢印Ｒ３方向に回転し、矢印Ｍ６方向に移動テーブル３３が移動して各仕上げ研磨ユニット３２の角柱状シリコンインゴットＷＫに対する位置が微調整され、角柱状シリコンインゴットＷＫの各側面に各仕上げ砥石３２ａが接触される。このように各仕上げ研磨ユニット３２は各粗研磨ユニット３１と同じ動作を行い、角柱状シリコンインゴットＷＫの仕上げ研磨（研磨加工）が完了する。
【００８２】
なお、研磨加工（粗研磨／仕上げ研磨）を終えた角柱状シリコンインゴットＷＫは、上述とは逆の手順を辿って研磨装置１０外に搬出される。つまり、仕上げられた角柱状シリコンインゴットＷＫは、ワーク支持機構４０の移動によりワーク供給テーブル２０側に移動し、その後、ワーク供給テーブル２０を介して研磨装置１０外に搬出される。
【００８３】
以上詳述したように、本実施の形態に係る固定側チャック６０によれば、研磨装置１０に設けられるワーク支持機構４０のモータ軸５２ａに固定され、モータ軸５２ａの回転駆動により回転し、研磨装置１０に設けられるワーク研磨機構３０に研磨部位を対向させる第１椀状部６１と、第１椀状部６１のモータ軸５２ａ側とは反対側に一体回転可能に設けられ、第１端部ＷＫ１と対向して当該第１端部ＷＫ１の傾斜形状に倣って可動する第２椀状部６２とを備えている。
【００８４】
したがって、角柱状シリコンインゴットＷＫの第１端部ＷＫ１が傾斜形状であっても、その傾斜形状に倣って第２椀状部６２が可動し、角柱状シリコンインゴットＷＫの第１端部ＷＫ１を位置ズレすること無く安定して押さえることができる。よって、角柱状シリコンインゴットＷＫを精度良く支持して、角柱状シリコンインゴットＷＫの研磨精度を向上させることができる。
【００８５】
また、本実施の形態に係る固定側チャック６０（一実施の形態）によれば、第１椀状部６１および第２椀状部６２の開口側を対向させて組み付け、各椀状部６１，６２間に、第１椀状部６１および第２椀状部６２を揺動自在とする球軸受６４と、第１椀状部６１および第２椀状部６２間で回転力を伝達する回転力伝達部材６３とを設けた。これにより、角柱状シリコンインゴットＷＫの第１端部ＷＫ１の傾斜形状に倣って第２椀状部６２が揺動し、第１椀状部６１の回転力が第２椀状部６２に伝達される。したがって、角柱状シリコンインゴットＷＫを精度良く支持することができる。
【００８６】
さらに、本実施の形態に係る移動側チャック８０によれば、本体部８１にモータ軸７２ａの軸方向に沿って延在する複数のシリンダ室８１ｅを設け、各シリンダ室８１ｅにそれぞれ出入りする複数のピストン部材８２を設け、シリンダ室８１ｅとピストン部材８２との間に、ピストン部材８２をシリンダ室８１ｅから突出する方向に押圧するバネ部材８３を設けた。これにより、角柱状シリコンインゴットＷＫの第２端部ＷＫ２の凹凸形状に倣って各ピストン部材８２が各シリンダ室８１ｅから出入りし、各ピストン部材８２はバネ部材８３の弾性力により角柱状シリコンインゴットＷＫの第２端部ＷＫ２に押さえ付けられる。したがって、角柱状シリコンインゴットＷＫを精度良く支持することができる。
【００８７】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態においては、固定側のチャック装置を第１椀状部６１および第２椀状部６２を有するものとし、移動側のチャック装置をシリンダ室８１ｅおよびピストン部材８２を有するものとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、角柱状シリコンインゴットＷＫの非研磨部位の形状に合わせて、双方のチャック装置を第１椀状部６１および第２椀状部６２を有するもの（一実施の形態）としても良い。また、上記実施の形態とは逆に、固定側のチャック装置をシリンダ室８１ｅおよびピストン部材８２を有するものとし、移動側のチャック装置を第１椀状部６１および第２椀状部６２を有するものにしても良い。ここで、双方のチャック装置を、図７に示すように第１椀状部６１および第２椀状部６２を有するものとした場合には、チャック装置の厚み寸法を図１０に示すチャック装置に比して抑えることができる。したがって、研磨装置１０はより長尺の角柱状シリコンインゴットＷＫに対応できるようになり、ウェハの製造効率を向上させることが可能となる。
【００８８】
また、上記実施の形態においては、固定側チャック本体５１（固定側チャック６０）を本体部４２に固定し、移動側チャック本体７１（移動側チャック８０）を本体部４２に対して移動させるようにしたが、本発明はこれに限らず、逆の関係、つまり固定側チャック本体５１を本体部４２に対して移動させるようにし、移動側チャック本体７１を本体部４２に固定するようにしても良い。また、各チャック本体５１，７１の双方を本体部４２に対して移動させるようにしても良い。
【００８９】
さらに、上記実施の形態においては、移動側チャック８０の本体部８１に６つのピストン部材８２を設けたものを示したが、本発明はこれに限らず、本体部８１に５つ以下または７つ以上のピストン部材を設けるようにしても良い。
【符号の説明】
【００９０】
１０    研磨装置
１１    基台
１１ａ    研磨機構基台
１２    調節脚
１３    支柱
１４    ワーク懸垂梁
２０    ワーク供給テーブル
２１    テーブル
２２    ワーククランプ
２２ａ    第１割り出し機構
２３    スライドレール
２４    第２割り出し機構
３０    ワーク研磨機構
３１    粗研磨ユニット
３１ａ    粗砥石
３１ｂ    駆動モータ
３２    仕上げ研磨ユニット
３２ａ    仕上げ砥石
３２ｂ    駆動モータ
３３    移動テーブル
４０    ワーク支持機構
４１    レール
４２    本体部
４２ａ    フランジ部
４３    チャック部
４４    ガイド
４５    移動用モータ
４５ａ    モータケース
４５ｂ    モータ軸
４５ｃ    ナット
４５ｄ    動力伝達部材
４５ｅ    ネジ軸
５０    固定側チャック機構
５１    固定側チャック本体
５２    固定側チャック用モータ
５２ａ    モータ軸（回転軸）
５２ｂ    嵌合凹部
５２ｃ    ネジ孔
６０    固定側チャック（チャック装置）
６１    第１椀状部（本体部）
６１ａ    底部
６１ｂ    側壁部
６１ｃ    嵌合突起
６１ｄ    貫通孔
６１ｅ    第１ネジ孔
６１ｆ    プラグ孔
６１ｇ    軸受装着凹部
６１ｈ    環状溝
６１ｉ    Ｏリング
６２    第２椀状部（可動部）
６２ａ    底部
６２ｂ    側壁部
６２ｃ    軸受装着凹部
６２ｄ    プラグ孔
６２ｅ    第２ネジ孔
６２ｆ    凹部
６２ｇ    支持ボルト
６３    回転力伝達部材
６３ａ    貫通穴
６４    球軸受（軸受部材）
６４ａ    第１球受け
６４ｂ    第２球受け
６４ｃ    鋼球
７０    移動側チャック機構
７１    移動側チャック本体
７２    移動側チャック用モータ
７２ａ    モータ軸（回転軸）
７２ｂ    嵌合凹部
７２ｃ    ネジ孔
７３    チャック本体移動用モータ
８０    移動側チャック
８１    本体部
８１ａ    底部
８１ｂ    側壁部
８１ｃ    嵌合突起
８１ｄ    貫通孔
８１ｅ    シリンダ室
８１ｆ    底部側室
８１ｇ    開口側室
８２    ピストン部材（可動部）
８２ａ    ストッパ部
８２ｂ    支持ボルト
８３    バネ部材（弾性部材）
８３ａ  軸受部材
８４    ピストンガイド
８４ａ    ピストン挿通孔
８４ｂ    Ｏリング
８４ｃ    リップシール
Ｐ１，Ｐ２    プラグ
Ｓ１〜Ｓ５    固定ネジ
ＦＬ    床面
ＳＰ    ワーク通過間隙
ＷＫ    角柱状シリコンインゴット（シリコンインゴット）
ＷＫ１    第１端部（非研磨部位）
ＷＫ２    第２端部（非研磨部位）
【図１】
0005563426.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0005563426.tif 000010
【図１０】
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